JP2008006538A - スローアウェイ式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スローアウェイチップとチップ取付座面との密着性が良く、かつ、容易にスローアウェイチップを着脱することのできる、工具剛性および加工精度に優れた小径のスローアウェイ式切削工具を提供する。
【解決手段】本発明は、スクリューオン方式によりスローアウェイチップ４０が工具本体１０に着脱可能に装着されてなるスローアウェイ式切削工具において、ねじ穴１１がチップ取付座の底面２１に垂直な軸線Ｃ１に対して締付ねじ３０のはめあい長さＬの伸長方向に傾斜されて穿設されるように形成されるとともに、締付ねじ３０の頭部３１における縦断面の形状が凸円弧状であり、取付穴４１が締付ねじ３０の頭部３１と嵌合する凹円弧状に形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スローアウェイチップが工具本体に着脱可能に装着されてなるスローアウェイ式切削工具に関し、特に、スローアウェイチップの取付穴を介して締付ねじを工具本体のチップ取付座に螺入してスローアウェイチップを工具本体に固定する、スクリューオン方式のスローアウェイ式切削工具に関する。

スローアウェイチップのクランプ方式として、締付ねじをスローアウェイチップに設けられた取付穴を介して、工具本体のチップ取付座の底面に穿設さられたねじ穴に螺入することにより、スローアウェイチップを工具本体に固定するスクリューオン方式がある。
従来、このスクリューオン方式によりスローアウェイチップが着脱可能に装着されてなるスローアウェイ式切削工具においては、ねじ穴が、チップ取付座の底面に対し垂直に穿設され、かつ、ねじ穴の中心軸線がスローアウェイチップの取付穴の中心軸線に対して偏心するように形成されており、締付ねじが取付穴を介してねじ穴に螺入されることにより、スローアウェイチップがチップ取付座面に押圧されて工具本体に固定されるようになっていた（図３参照）。
このようなクランプ機構にあっては、工具径の小さいスローアウェイ式切削工具の場合には、締付ねじのねじ部長さを十分には確保できず、ねじ穴とねじ部とのはめあいの長さが十分でないことからクランプ力が劣り、切削加工に伴い切削時の振動等によって締付ねじが緩んでしまうことがあった。その結果、スローアウェイチップの位置ずれによる切削不良、スローアウェイチップの破損、締付ねじの折損等を招く恐れがあった。そのため、精度の高い小径の切削工具が必要とされる場合には、刃部とボデー又はシャンクとが同一材料から作られている、高価なむくバイト、むくフライス、むくドリル等を使用しなければならなかった。
この問題を解決するために、ねじ穴がチップ取り付け座の底壁から工具本体の先端部内にその断面の肉厚増加方向に向け穿設されるようにしたスローアウェイ式切削工具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１６４２１３号公報（図１）

しかしながら、上記特許文献１の発明では、クランプねじの頭部を、スローアウェイチップの貫通穴の開口端に形成した受承座部上に傾斜して受承させることにより、スローアウェイチップをチップ取り付け座にクランプする構成をとっている。このような構成によると、ねじ穴にクランプねじをねじ込むことにより、スローアウェイチップの貫通穴の受承座面が、クランプねじの頭部によりチップ取り付け座の底壁に押圧されつつ側壁側に引き込まれ、クランプねじの頭部と受承座面の係合面は片側当たり状態となる。したがって、スローアウェイチップはこの片当たり状態からクランプねじの頭部が弾性変形した状態でチップ取り付け座に当接されることになることから、クランプねじには大きな曲げ応力が働き、クランプねじが折損するという問題があった。さらに、クランプねじの頭部が片側当たり状態となると、スローアウェイチップを取り付け座の底壁に対して一様に押圧することができず、特に切削作用を行なう切れ刃側下面の密着性が不十分となることから、切削加工に伴いスローアウェイチップが浮き上がり、びびり振動を誘発して刃先が損傷し加工精度が劣るという問題があった。
また、一般的に、クランプねじの頭部の縦断面の形状は、軸部側に向かって直線的に傾斜するテーパ状であり（特許文献１における図１参照）、そのねじ頭部に設けられるスパナ掛け用の穴の深さは、ねじ頭部の強度を確保する観点から浅く形成されている。このようにスパナ掛け用の穴の深さが浅いとスパナがかかりにくく、ねじの締め込みが困難であり、スローアウェイチップ着脱時の操作性が悪いという問題があった。さらに、締め付けトルクを大きくすると、スパナ掛け用の穴が潰れてしまい、ねじを取り外すことができずスローアウェイチップの交換ができなくなるという問題があった。また、スパナ先端部が破損してしまうという問題もあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、スローアウェイチップの工具本体に対するクランプ力に優れ、スローアウェイチップとチップ取付座面との密着性が良く、かつ、容易にスローアウェイチップを着脱することのできる、工具剛性および加工精度に優れた小径のスローアウェイ式切削工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスローアウェイ式切削工具は以下の手段を採用する。
本発明は、底面にねじ穴が穿設されたチップ取付座を備える工具本体と、この工具本体のねじ穴に螺合する締付ねじと、この締付ねじをねじ穴に螺入することによりチップ取付座に着脱可能に装着される、取付穴が貫通形成されたスローアウェイチップとを有するスローアウェイ式切削工具であって、ねじ穴がチップ取付座の底面に垂直な軸線に対して締付ねじのはめあい長さ伸長方向に傾斜されて穿設されるように形成されるとともに、締付ねじの頭部における縦断面の形状が凸円弧状であり、取付穴が締付ねじの頭部と嵌合する凹円弧状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ねじ穴がチップ取付座の底面に垂直な軸線に対して締付ねじのはめあい長さ伸長方向に傾斜されて穿設されるように形成されていることから、工具径の小さなスローアウェイ式切削工具であっても、締付ねじのはめあい長さを十分に確保することができるため、クランプ力に優れ、切削時の振動等による締付ねじの緩みを防止することができ、スローアウェイチップの位置ずれによる切削不良や、スローアウェイチップの破損、締付ねじの折損等を防ぐことができる。このようにねじ穴が締付ねじのはめあい長さが伸長する方向に傾斜されるということは、つまり、ねじ穴が工具本体のねじ穴近傍内においてその横断面の肉厚増加方向に傾斜されているということでもあり、工具本体の肉厚を確保するとにより工具剛性を維持することができる。

また、締付ねじの頭部における縦断面の形状が凸円弧状であり、取付穴が締付ねじの頭部と嵌合する凹円弧状に形成されていることから、ねじ穴が斜めに穿設されている場合であっても、締付ねじの頭部と取付穴の係合面は全面当たり状態となって均一に接触するため安定した固定状態となる。そのため、締付ねじに過大な曲げ応力が働くこともなく、締付ねじの折損等を招くことがない。このように締付ねじの頭部が全面当たり状態となることから、スローアウェイチップをチップ取付座の底面に対して一様に押圧することができ、スローアウェイチップの切れ刃側下面におけるチップ取付座面との密着性が向上するので、切削加工に伴うチップの浮き上がりによるびびり振動等を抑制して刃先の損傷を防止できる。そして、刃部の損傷、ねじの折損等が発生しにくくなることから、工具寿命および寸法公差、仕上げ面粗さ等の加工精度に優れたスローアウェイ式切削工具を提供することができる。

さらに、締付ねじの頭部における縦断面の形状が凸円弧状であることから、工具径の小さなスローアウェイ式切削工具に用いるような小さな締付ねじであっても、スパナ掛け用の穴の深さを十分に確保することが可能である。そのため、従来の頭部の縦断面の形状がテーパ状ものに比べ、スパナ掛け用の穴の深さを深くすることができるので、スパナがかかり易くねじの締め込みが容易であり、スローアウェイチップ着脱時の操作性に優れる。また、スパナ掛け用の穴の深さを十分に確保できるので、スパナサイズを大きくする等して締め付けトルクを大きくしても、スパナ掛け用の穴が潰れたりスパナ先端部が破損したりすることがなく、チップの着脱に支障をきたすこともない。

本発明のスローアウェイ式切削工具によれば、工具径の小さなスローアウェイ式切削工具であっても、スローアウェイチップの工具本体に対するクランプ力およびスローアウェイチップとチップ取付座面との密着性に優れることから、切削加工に伴う刃部の損傷、ねじの折損等が発生しにくく、工具寿命および加工精度が向上する。また、工具径の小さなスローアウェイ式切削工具において小さな締付ねじを使用する場合であっても、スローアウェイチップ着脱時の操作性に優れるという効果を奏する。

以下に、本発明のスローアウェイ式切削工具の一実施例について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のスローアウェイ式切削工具の一実施例を示すスローアウェイエンドミルの正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う平面で切断した横断面拡大図である。
本実施例に係るスローアウェイエンドミル１００の本体は、図１および図２に示されるように、略円柱状をなしており、この工具本体１０の先端部における側部にはチップ取付座２０が形成されている。このチップ取付座２０は、スローアウェイエンドミル１００の中心軸線に平行な平坦面をなす底面２１とこれに交差する側面２２とからなり、この底面２１にはねじ穴１１が穿設されている。このねじ穴１１には、スパナ掛け用の穴３３が形成された頭部３１とねじ穴１１に螺合するねじ部３２とからなる締付ねじ３０が螺入されるようになっている。
一方、スローアウェイエンドミル１００に装着されるスローアウェイチップ４０は、超硬合金、サーメット、セラミックス等から形成される略平行四辺形の平板状をなし、辺稜部に切れ刃が形成されるとともに取付穴４１が貫通形成されている。
したがって、このスローアウェイチップ４０は、工具本体１０のチップ取付座２０に着座させた後、取付穴４０を介して締付ねじ３０を工具本体１０のねじ穴１１に螺入して締付ねじ３０の頭部３１を取付穴４１に係止させることにより、スローアウェイエンドミルに着脱可能に装着されることになる。
そして、このスローアウェイチップ４０が装着されたスローアウェイエンドミル１００は、エンドミル本体１００を回転させて被加工物に接触させながら移動させて使用される。

このように締付ねじ３０をスローアウェイチップ４０に設けられた取付穴４１を介して、工具本体１０のチップ取付座２０に穿設されたねじ穴１１に螺入することにより、スローアウェイチップ４０を工具本体１０に固定するクランプ方式をスクリューオン方式という。このようなスクリューオン方式を採用すると、ねじ１個でスローアウェイチップを工具本体に取り付けるため構造が簡単で安価に製造することができるとともに工具管理も容易である。また、設計的にもコンパクトであることから、スローアウェイチップを取り付けるためのスペースが限定される工具径の小さな円筒状のエンドミル等であっても対応することができる。

また、図２に示すように、ねじ穴１１はその中心線Ｃ２のごとく、チップ取付座２０の底面２１に垂直な軸線Ｃ１に対して締付ねじのはめあい長さＬが伸長する方向に、所定角度αだけ傾斜されて穿設されるように形成されている。
そして、スローアウェイチップ４０は、ねじ穴１１に螺入された締付ねじの頭部３１が取付穴４１に傾斜して押し当てられることにより、チップ取付座２０の底面２１に押圧されるとともに側面２２に引き込まれるようにして固定される。

このような構成によると、工具径の小さな円筒状のエンドミル等であっても、締付ねじのはめあい長さＬ、すなわち、ねじ部３２とねじ穴１１とが接触しはまり合っている部分の軸方向の長さＬを十分に確保することができるため、クランプ力に優れ、切削時の振動等による締付ねじ３０の緩みを防止することができる。その結果、スローアウェイチップ４０の位置ずれによる切削不良や、スローアウェイチップ４０の破損、締付ねじ３０の折損等の問題が生じることがない。また、同時に、ねじ穴１１が工具本体１０のねじ穴近傍の横断面における肉厚増加方向に傾斜されて穿設されるように形成されていることから、工具本体１０の肉厚を確保することにより工具剛性を維持することができる。

さらに、締付ねじの頭部３１における縦断面の形状は凸円弧状に形成され、かつ、スローアウェイチップの取付穴４１はその締付ねじの頭部３１と嵌合する凹円弧状に形成されている。

このような構成によると、従来のクランプオン方式によるスローアウェイ式切削工具のように締付ねじの頭部３１と取付穴４１の係合面が片側当たり状態となって頭部３１が弾性変形して当接されるのではなく（図３および特許文献１における図１参照）、頭部３１と取付穴４１の係合面が全面当たり状態となって均一に接触することによりスローアウェイチップ４０がチップ取付座２０に固定されるため、押圧力が分散され安定した固定状態となる。そのため、締付ねじ３０に過大な曲げ応力が働くこともなく、締付ねじの折損等を招くことがない。そして、頭部３１と取付穴４１の係合面が全面当たり状態となることから、スローアウェイチップ４０をチップ取付座２０の底面２１に対して一様に押圧することができ、スローアウェイチップの切れ刃側下面におけるチップ取付座面との密着性が向上する。そのため、切削加工に伴ってチップが浮き上がることがなく、びびり振動等を抑制できるのでスローアウェイチップの刃先の欠損等を防止することができる。したがって、締付ねじの折損、刃先の欠け等の工具損傷が発生しにくくなるので、工具寿命および寸法公差、仕上げ面粗さ等の加工精度に優れたスローアウェイ式切削工具を提供することができる。

また、頭部３１における縦断面の形状が凸円弧状であることから、工具径の小さな円筒状のエンドミル等に用いるような小さな締付ねじであっても、スパナ掛け用の穴３３の深さＤを十分に確保することが可能となる。そのため、従来の頭部の縦断面の形状が軸部側に向かって直線的に傾斜するテーパ状であるものに比べ（図３参照）、スパナ掛け用の穴３３の深さＤを深くすることができることから、スパナがかかり易くねじの締め込みが容易であり、スローアウェイチップ着脱時の操作性に優れる。そして、スパナサイズを大きくする等して締め付けトルクを大きくしても、スパナ掛け用の穴が潰れたりスパナ先端部が破損したりすることがなく、チップの着脱に支障をきたすこともない。

なお、前記実施例においては、本発明に係るスローアウェイ式切削工具として、スローアウェイエンドミル１００を例に挙げて説明したがこれに限定されるものではなく、スクリューオン方式を採用するスローアウェイバイト、スローアウェイドリル、スローアウェイフライス等多種の切削工具に適用することができる。また、前記実施例においては、スローアウェイチップ４０として略平行四辺形の平板状をなすものを採用したが、これに代えて三角形、菱形等の略多角形や円形の平板状のスローアウェイチップを採用してもよく、ネガティブチップでもポジティブチップでもよい。また、図１において、２枚の切れ刃を設けた二枚刃エンドミルを実施例として図示したが、これに代えて一枚刃エンドミル等としてもよく、切れ刃の個数は前記実施例に限定されるものではない。

本発明のスローアウェイ式切削工具の一実施例を示すスローアウェイエンドミルの正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う平面で切断した横断面拡大図である。 従来のスローアウェイ式切削工具のチップ取付状態を説明する断面図である。

符号の説明

１０ 工具本体
１１ ねじ穴
２０ チップ取付座
２１ 底面
３０ 締付ねじ
３１ 頭部
４０ スローアウェイチップ
４１ 取付穴
Ｌ はめあい長さ
１００ スローアウェイエンドミル

Claims (1)

1. 底面にねじ穴が穿設されたチップ取付座を備える工具本体と、
   この工具本体のねじ穴に螺合する締付ねじと、
   この締付ねじを前記ねじ穴に螺入することにより前記チップ取付座に着脱可能に装着される、取付穴が貫通形成されたスローアウェイチップと
   を有するスローアウェイ式切削工具であって、
   前記ねじ穴が、前記チップ取付座の底面に垂直な軸線に対して前記締付ねじのはめあい長さ伸長方向に、傾斜されて穿設されるように形成されるとともに、
   前記締付ねじの頭部における縦断面の形状が、凸円弧状であり、
   前記取付穴が、前記締付ねじの頭部と嵌合する凹円弧状に形成されている
   ことを特徴とするスローアウェイ式切削工具。
   

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